복잡한 형상의 부품 제조에 대해 알아야 할 사항

제조 분야에서 "복잡한 형상"은 언더컷, 속이 빈 공간 또는 복잡한 내부 구조와 같은 특징이 있는 3차원 디자인의 부품을 의미합니다. 복잡한 지오메트리는 더 둥글고 유기적인 구조를 반영할 수 있습니다. 이로 인해 역사적으로 주조, CNC 밀링 또는 CNC 터닝과 같은 전통적인 제조 방법을 사용하여 생성하기가 극도로 어렵거나 비용이 많이 들게 되었으며, 이 모든 것은 재료를 제거하기 위해 직선 도구에 의존합니다.

해결 방법은 일단 제조되면 함께 고정되는 여러 구성 요소로 부품을 만드는 것이었습니다. 제조 공정의 이러한 추가 단계로 인해 생산 비용은 물론 시장에 출시될 때 부품당 비용이 빠르게 증가할 수 있습니다.

그러나 적층 제조 공정은 기하학적으로 복잡한 부품을 생성하는 훨씬 더 효과적인 수단으로 입증되고 있습니다. 적층 제조 방법은 재료를 한 번에 한 레이어씩 추가하여 부품을 생성하므로 엔지니어와 설계자는 내부 공간이 열려 있는 부품이라도 포함된 형상이 있는 부품을 단일 부품으로 생산할 수 있습니다.

추가를 통한 비용, 시간 및 자원 손실 완화

적층 공정은 재료 블록이 아닌 액체 또는 분말과 같은 구성 상태의 재료를 사용하여 처음부터 부품을 생성하기 때문에 복잡한 형상의 부품을 종종 단일 작업으로 효율성을 높일 수 있습니다.

따라서 현재 많은 시장에서 기하학적으로 복잡한 부품을 생산하기 위해 적층 제조에 의존하고 있습니다. FAA는 2015년에 제트 엔진의 상업적 사용을 위한 최초의 3D 프린팅 부품을 승인했으며 그 이후로 항공우주 산업은 로켓 인젝터, 연료 노즐 및 기타 구조 부품을 효율적으로 제조하는 첨가제의 능력을 활용하여 강도를 높이는 방식으로 전체 무게를 줄이는 동시에 부품을 감소시킵니다.

특정 의료 임플란트 및 장치는 적층 제조를 사용하여 보다 효율적이고 비용 효율적으로 생산할 수도 있습니다. 인공 무릎 및 엉덩이와 같은 일부 관절 대체품은 골유착을 촉진하기 위해 복잡한 격자 구조를 사용합니다. 이러한 디자인은 전통적인 제조 방법으로는 불가능하지는 않지만 매우 비효율적입니다.

공기 또는 유체를 운반하기 위해 튜브가 필요한 장치도 적층 공정을 통해 생산할 수 있으므로 여러 구성 요소를 단일 부품으로 결합하여 과도한 튜브 및 밸브가 필요하지 않습니다. 이러한 프로세스는 의료 기기 및 제품을 생산하는 데 필요한 비용, 시간 및 자원을 절감합니다.

복잡한 형상을 가진 실행 가능한 고품질 부품을 제조하기 위해 엔지니어는 생산 방법, 생산 비용, 설계 최적화를 비롯한 여러 핵심 요소를 평가해야 합니다.

제조 방법 및 비용

전통적인 제조 방법은 빼기 방식입니다. 즉, 도구를 사용하여 공작물에서 재료를 제거하여 부품이나 구성요소를 형성합니다. 따라서 생성할 수 있는 부품 유형의 측면에서 고유한 제한이 있습니다.

전통적인 방법을 사용하면 재료 블록에서 복잡한 형상을 자르는 데 필요한 시간이 생산 비용과 직접적인 관련이 있습니다. 이는 특히 생산 주기가 더 긴 경향이 있는 금속 부품에 해당됩니다.

적층 제조 공정의 장점은 기하학적 복잡성이 본질적으로 비용 증가를 의미한다는 개념을 뒤집는 것입니다. 사실, 그 반대가 사실입니다. 3D 프린팅은 처음부터 부품을 생성하기 때문에 복잡한 형상을 제조할 때 폐기물로 손실되는 재료가 적어 기계 시간과 생산 비용이 줄어듭니다.

복잡한 형상으로 부품 프로토타이핑

복잡한 형상을 가진 부품의 프로토타이핑 및 테스트 생산 단계는 전통적인 제조 방법을 통해 실행할 때 비용이 많이 드는 경향이 있습니다. 그러나 적층 제조는 종종 처음부터 낮은 개별 제품 비용을 보장하여 설계 주기 동안 제조업체에 대한 제약을 완화합니다.

프로토타이핑 목적으로 전통적인 제조 방법을 사용하려면 전체 설계 주기에 걸쳐 많은 시간과 비용이 소요됩니다. 적층 제조를 통해 설계자와 엔지니어는 설계 기능 측면에서 보다 빠르고 유연하게 프로토타입을 제작할 수 있습니다.

적층 제조의 차이점

기하학적으로 복잡한 부품을 생성할 때 적층 제조는 기존 방법보다 훨씬 더 많은 시간, 리소스 및 비용 효율적입니다. 적층 공정은 신속한 프로토타이핑 및 종단 간 생산 시간을 가속화하여 비용을 절감합니다.

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